铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法，采用现有牌号铝合金锭，通过铝液再生熔炼获得熔炼铝液，熔炼铝液中ADC12铝锭和A356铝锭的质量比按1:1配料，采用AlTi5B1和Al

【技术实现步骤摘要】
铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，特别是涉及一种铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法。

技术介绍

[0002]压铸铝合金具有比强度高、良好的耐蚀、导电导热及铸造和加工等性能，被广泛应用于汽车、通讯电子、航空航天、高铁、医药、化工等领域中。压铸Al
‑
Si合金因结晶温度间隔小、硅相凝固结晶潜热和比热容大、线收缩率小、且具有良好的流动性能、充型性能和较小的热裂、疏松倾向等优点，因此应用最为广泛。目前，国内外的商品铝合金锭料也按照相应的技术标准进行了大批量生产。但是，在国家标准《铝合金压铸件》GB/T 15114
‑
2009，以及2021年3月30日开始施行的中国铸协发布的团体标准《压铸铝合金》T/CFA 0203112—2020中，压铸铝硅合金件的综合力学性能常常不能满足实际生产的需要，特别是伸长率普遍偏低，对于动态承载拉伸力作用的要求有一定伸长率要求的产品并不适用。此外，相对铝合金的金属型成形工艺而言，其压铸成形工艺的生产效率高、尺寸精度高、力学性能优良、材料利用率高、批量化生产经济效益更佳。因此，开发新型的高强韧压铸铝硅合金材料对于解决业界不足，扩大压铸铝硅合金的应用范围均具有十分重要的意义。
[0003]相关技术中，中国专利CN110079712A公开了铸态高韧压铸铝硅合金及其制备方法和应用，所述铸态高韧压铸铝硅合金各元素质量百分比为：8％～11％Si、0.4％～0.8％Mn、0.1％～0.4％V、0.1％～0.4％Zr、0.01％～0.04％Sr、≤0.2％Fe、≤0.1％不可避免夹杂物，余量为Al。尽管该专利的生产方法所制备的铸态高韧压铸铝硅合金的强度和伸长率均较高，但是，该专利得到的材料是在高真空压铸条件下进行的试验与生产，无法在普通铸造生产条件下得到，生成成本高。同时，该专利中材料要求成分中含Fe量较低(≤0.2％)，这也是该材料具有较高伸长率的重要原因，但是，压铸实践经验表明，较低的Fe含量易导致压铸件的粘模。类似的，中国专利CN112662921A也公开了一种高强韧压铸铝硅合金的制备方法，该方法亦是高真空压铸，含Fe量较低。因此，如何避免使用高真空压铸条件，而通过普通铸造生产条件制得综合力学性能优异的压铸铝硅合金是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术提出一种铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法，所得压铸铝硅合金不仅综合力学性能较高、抗热裂能力较好，而且熔体流动性好，能有效降低压铸工艺所带来的铸件的组织缺陷，且无需热处理，不使用高真空压铸条件，能够在一定程度上提升铝硅合金压铸件的铸态综合力学性能的同时降低生产成本。
[0005]一种铸态高强度高韧性压铸铝硅合金，采用现有牌号铝合金锭，通过铝液再生熔炼获得熔炼铝液，熔炼铝液中ADC12铝锭和A356铝锭的质量比按1:1配料，采用AlTi5B1和Al
‑
10Sr中间合金分别进行细化、变质处理生成铝硅合金，所生成的铝硅合金按质量百分比
计由以下元素组成：
[0006]Si：8.0％
‑
10％、Mg：0.25％
‑
0.45％、Cu：0.6％
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2.0％、Mn：0.15％
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0.3％、Fe:0.4％
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0.7％、Sr:0.005％
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0.015％、Zn≤0.5％、Ni≤0.3％、Ti≤0.1％、Cr≤0.1％、B≤0.002％、其他杂质总计＜0.3％、余量为铝。
[0007]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)配料：按质量比1:1的比例准备ADC12铝锭和A356铝锭；
[0009](2)熔炼：将两种铝锭次第加入燃气熔化炉熔化区内进行熔化得到铝液，随后在保温区内进行保温；
[0010](3)细化、变质处理：在转运包中进行合金细化与变质处理，将细化剂和变质剂置于转运包的底部，细化剂和变质剂的加入量分别为铝液质量的0.1％和0.03％，随后从熔化炉的保温区放出铝液至转运包中；
[0011](4)除气精炼：使用旋转除气机对转运包中的铝合金熔体进行除气处理，铝液表面覆盖铝合金打渣剂，除气时间5
‑
10分钟，除气完成后，静置5
‑
10分钟，撇去浮渣，得到铝合金熔体；
[0012]采用旋转除气机能够使合金内的各组分充分融合，有利于提高合金的产品一致性。由于搅拌时间短，降低了人工搅拌的不均匀与时间，同时打渣剂隔绝外部空气，减少铝液的氧化。
[0013](5)成分化验：对步骤(4)中制备好的铝合金熔体进行取样制样并进行光谱化学成分检验；
[0014](6)试棒压铸：将步骤(4)中制备好的铝合金熔体进行压力铸造，制得铝合金拉伸试棒；
[0015](7)铸件压铸：将步骤(4)中制备好的铝合金熔体进行压力铸造，制得铝合金压铸件。
[0016]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(4)中的除气处理所用气体为氮气。氮气吹入铝合金液底，利用氮气的鼓泡作用将杂质带出液面，提高除杂效果，获得晶粒均匀细化的铝硅合金。同时气体流动性强，除气效果好。
[0017]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(4)中的铝合金打渣剂为ZS
‑
AJIA，加入量为铝液质量的0.2％。
[0018]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(6)中制得的铝合金拉伸试棒的铸态力学性能满足抗拉强度R
m
≥250MPa，屈服强度R
0.2p
≥170MPa，伸长率A≥4.0％。
[0019]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(7)中制得的铝合金压铸件经机加工和装配后，得到的产品的爆破压力不小于7.0MPa。
[0020]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(2)中，保温温度为710
‑
730℃，保温时间为30
‑
40分钟。
[0021]上述铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其中，步骤(3)中细化剂采用铝钛硼中间合金AlTi5B1，变质剂采用Al
‑
10Sr中间合金。
[0022]根据本专利技术提供的铸态高强度高韧性压铸铝硅合金及制备方法，具有以下
[0023]有益效果：
[0024]1、本专利技术的铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的抗拉强度为250MPa以上，屈服强度为170MPa以上，伸长率为4.0％以上。
[0025]2、本专利技术的铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的主要组织为初生α
‑
Al相、(α
‑
Al+Si)的共晶体和细小的针片状β
‑
Fe相。
[0026]3、本专利技术的铸态压铸件经机加工和装配后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸态高强度高韧性压铸铝硅合金，其特征在于，采用现有牌号铝合金锭，通过铝液再生熔炼获得熔炼铝液，熔炼铝液中ADC12铝锭和A356铝锭的质量比按1:1配料，采用AlTi5B1和Al
‑
10Sr中间合金分别进行细化、变质处理生成铝硅合金，所生成的铝硅合金按质量百分比计由以下元素组成：Si：8.0％
‑
10％、Mg：0.25％
‑
0.45％、Cu：0.6％
‑
2.0％、Mn：0.15％
‑
0.3％、Fe:0.4％
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0.7％、Sr:0.005％
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0.015％、Zn≤0.5％、Ni≤0.3％、Ti≤0.1％、Cr≤0.1％、B≤0.002％、其他杂质总计＜0.3％、余量为铝。2.权利要求1所述的铸态高强度高韧性压铸铝硅合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料：按质量比1:1的比例准备ADC12铝锭和A356铝锭；(2)熔炼：将两种铝锭次第加入燃气熔化炉熔化区内进行熔化得到铝液，随后在保温区内进行保温；(3)细化、变质处理：在转运包中进行合金细化与变质处理，将细化剂和变质剂置于转运包的底部，细化剂和变质剂的加入量分别为铝液质量的0.1％和0.03％，随后从熔化炉的保温区放出铝液至转运包中；(4)除气精炼：使用旋转除气机对转运包中的铝合金熔体进行除气处理，铝液表面覆盖铝合金打渣剂，除气时间5
‑
10分钟，除气完成后，静置5
‑
10分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢晓斌，黄刚福，范晓明，喻圻兵，
申请(专利权)人：高安市璐克斯机械有限公司，
类型：发明
国别省市：